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本文对拟干酪乳杆菌LactobacillusParacasei发酵生产L-乳酸进行了研究,主要解决了四个问题:一是对拟干酪乳杆菌菌种培养条件进行了摸索并对拟干酪乳杆菌种子培养基进行优化;二是考察了维生素对乳酸发酵的影响;三是考察不同的中和剂对L(+)-乳酸发酵的影响;四是对膜反应器连续生产乳酸进行了初步研究。
在摇瓶发酵基础上,确定了拟干酪乳杆菌生长及产酸的最适培养条件:温度为37℃,最适pH6.0,接种量20%,确定最佳种龄为12h,装液量100mL/250mL三角瓶,转速为100rpm。在MRS培养基的基础上,研究了种子培养基的最佳组成(g/L):蛋白胨10,葡萄糖40,酵母膏10,牛肉膏6,硫酸镁0.2,硫酸锰0.2,氯化钠0.03,硫酸亚铁0.01,醋酸钠4,柠檬酸二胺2,磷酸二氢钾2,吐温-801mL。在相同培养条件下,菌体密度比MRS提高了31.8%。
在发酵液中添加维生素作为生长因子,发现维生素对菌的生长和乳酸的生产有促进作用,其中VB1和生物素有明显的促进作用。在摇瓶中实验确定最佳的维生素组合是VB10.053mg/L、VB20.01mg/L、烟酸4.0mg/L、盐酸吡哆醛0.2mg/L、生物素0.075mg/L。在以硫酸铵为唯一氮源的摇瓶发酵培养基中其乳酸的产量达39.5g/L。在5L发酵罐批实验中得到添加维生素的乳酸产量比对照提高了42.3%,达到了114.1g/L。葡萄糖的转化率和消耗速率也明显提高。
利用CaCO3粉末、6mol/L氨水和6mol/LNaOH溶液调控发酵液的pH值得到的最大乳酸浓度分别为169.1g/L、149.8g/L和137.4g/L,是pH值不进行调控法的4.9倍、4.3倍和4.0倍。在乳酸发酵的过程中,氨水既有利于乳酸的生物合成又能促进乳酸菌的生长,是一种理想的中和剂,而CaCO3的调节能力是有限的,只能将pH值维持在5.0-5.5。
膜反应器连续发酵有利于乳酸的分离从而减缓终产物的反馈调控作用,乳酸的产率也有所提高,是一种高效生产乳酸的方法。